Actualmente estoy desarrollando un diseño de misión interestelar para un proyecto científico y estoy comenzando el proceso de selección de propulsión. El criterio principal de mi misión es que debe ser factible con la tecnología de los próximos siglos, por ejemplo, sin agujeros de gusano o unidades warp, sino STL clásico y relativista.
Ya he pensado en un concepto de estructura básica: el módulo habitacional se encuentra en medio de enormes tanques esféricos de hidrógeno, deuterio, tritio y oxígeno, mientras que las áreas vacías entre las esferas están llenas de agua. Toda la estructura está rodeada por un casco grueso. Un enorme escudo protege la nave del polvo espacial y las partículas peligrosas. Un segundo escudo separa la sección principal de la cámara de fusión, mientras que una compleja red de canales entrega los materiales de fusión.
He decidido combinar el accionamiento de fusión clásico con el estatorreactor Bussard. Este es el diseño de mi misión:
La construcción y el lanzamiento ocurren en la órbita terrestre alta. Al principio, varios generadores crean un campo magnético mientras se inyectan deuterio y tritio en la cámara de fusión. Se inicia la fusión normal y la nave comienza a acelerar lentamente a velocidades relativistas a medida que abandona el sistema solar dentro de varias semanas o meses.
A medida que se alcanza un porcentaje significativo de c , el gas interestelar de minúscula densidad comienza a notarse. Un enorme campo magnético en forma de embudo se despliega y condensa el hidrógeno interestelar en densidades fusionables. El gas se conduce a la cámara de fusión y aumenta sinérgicamente la presión y la potencia de salida.
Cuando se alcanza la velocidad máxima entregada, la propulsión de fusión se apaga y el reactor ahora solo genera energía. Entonces, el campo magnético se usa de alguna manera para la desaceleración.
El nuevo combustible de fusión se recoge en el sistema de destino y el regreso a la Tierra se produce de la misma manera que se describe anteriormente.
Mi pregunta es:
No tengo números a mano para la densidad del gas interestelar, por lo que no puedo hablar sobre la plausibilidad de usarlo para la parte media de su viaje. Sin embargo, puedo intentar analizar las otras partes de su plan de todos modos:
En primer lugar, el tritio es radiactivo, con una vida media de alrededor de doce años (fuente) . No querrá almacenarlo en tanques grandes o, de hecho, almacenarlo en absoluto. Es mejor utilizar la fusión deuterio-deuterio, la fusión deuterio-helio3 u otros isótopos estables más pesados; o usar los neutrones producidos por el reactor de fusión para generar tritio sobre la marcha.
Además, no podrá usar ningún campo magnético generado por su nave para reducir la velocidad, a menos que se esté moviendo hacia un área donde realmente hay algo que empujar, en cuyo caso podría usarlo. como un paracaídas. Sin embargo, no contaría con eso; es mejor simplemente dar la vuelta y usar sus motores principales para reducir la velocidad una vez que llegue a la mitad del camino.
Además, los cohetes en realidad no tienen ningún tipo de velocidad máxima. No hay razón para navegar por la mitad del viaje a menos que necesite ahorrar combustible para más adelante (es decir, para reducir la velocidad), y si su motor Bussard es capaz de recolectar suficiente combustible del medio interestelar, no hay razón para girar apagado.
Finalmente, no es probable que encuentre grandes cantidades de los isótopos más raros que podría usar como combustibles de fusión (deuterio, helio3) en el sistema de destino, por lo que sería mejor tener suficientes para el viaje de regreso. ¿Hidrógeno y oxígeno? Debería haber un montón. O, más precisamente, para cuando se pueda construir esta nave, habrá telescopios lo suficientemente potentes como para saber qué sistemas tienen muchos cometas helados y asteroides para extraer agua, y te dirigirás hacia uno de esos.
Tenga en cuenta que incluso el combustible de hidrógeno-hidrógeno probablemente crea neutrones adicionales y, en principio, podrían usarse para generar más deuterio, tritio y helio-3. Tendrá que buscar los números para ver si hacerlo sería más factible que simplemente traer suficientes isótopos raros para el viaje de regreso.
Ahora, a sus preguntas reales:
Diría que este diseño, que usa un cohete de fusión para acelerar a las velocidades necesarias para que el jet Bussard funcione bien, suena bastante razonable, si resulta que los cohetes de fusión funcionan, los estatorreactores Bussard funcionan si y solo si se aceleran a un alta velocidad, y los cohetes de fusión son capaces de acelerar tu nave a esas velocidades.
¿Qué velocidades se pueden alcanzar? No tengo idea. Todo depende de la velocidad de escape de tus cohetes y de la cantidad de combustible que quieras llevar. Mira aquí.
¿Qué hay que tener en cuenta a la hora de diseñar el barco y qué peligros pueden surgir? Esa es... una pregunta muy amplia, y ni siquiera pretendo abordar todas las inquietudes posibles. Pero deberá proteger a sus ocupantes de los rayos cósmicos, las partículas relativistas de polvo interestelar, las rocas espaciales y la radiación de sus propios motores. Necesitará comida y agua, luz, equipo de comunicaciones y lugares para que sus pasajeros duerman y pasen el tiempo durante el día. Y alguna forma de arreglar cualquier cosa que salga mal, cuando las cosas salgan mal; o suficiente redundancia para garantizar que cualquier cosa que se rompa no cause ninguna dificultad hasta que regrese a la Tierra. O, preferiblemente, ambos. Porque siempre hay algo que extrañarás.
¿Ventajas y desventajas de la configuración híbrida sobre la fusión pura o la Bussard pura? Bueno, ya mencioné la principal ventaja: si el jet Bussard solo puede recolectar suficiente hidrógeno interestelar para molestarse si viaja cerca de la velocidad de la luz, necesitará alguna otra forma de llevarlo a velocidades relativistas. Los cohetes de fusión son potencialmente una forma de hacerlo, y no son menos factibles que el propio jet Bussard. Después de todo, el motor Bussard es esencialmente una unidad de fusión con los tanques de combustible reemplazados por una cuchara magnética gigante.
¿Las desventajas? Es más pesado y más complejo, por lo que hay más cosas que podrían romperse. Pero el jet Bussard debería ser más compatible con los propulsores de fusión clásicos que, digamos, con la propulsión de pulso nuclear; después de todo, la parte difícil es lograr que el hidrógeno que ha recolectado se fusione en helio para que pueda expulsar el plasma caliente por la parte posterior de tu cohete Tomar un jet Bussard y atornillar uno o dos tanques de isótopos de hidrógeno para usar cuando la pala no está activa no me parece un problema importante. Hará que tu nave sea más pesada, simplemente porque llevas uno o dos tanques extra de isótopos de hidrógeno; pero no necesitarás mucho más en cuanto a plomería ni nada por el estilo.
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